Способ определения расширителя фс в пасте для отрицательного электрода свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к аналитическому контролю количества расширителя ФС в пасте для отрицательного электрода свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Способ включает введение в навеску исследуемой пасты порошка триполифосфата натрия для полного экстрагирования расширителя ФС из пасты, восстановление гидросульфитом натрия соединений свинца в пасте до свинца, определение количества расширителя ФС по калибровочной кривой, построенной с использованием специально приготовленных искусственных паст с различной массовой долей расширителя ФС в диапазоне содержания его от 0,1 до 0,6% от веса свинцового порошка. Достигается значительное повышение точности контроля содержания указанного расширителя в пасте. 2 табл.

 

Изобретение относится к области аналитической химии и, в частности, к анализу количества расширителя в пасте для отрицательного электрода, используемой в производстве свинцово-кислотных батарей.

Известны способы количественного определения вещества в композиции, согласно которым устанавливается нижний предел определяемого, предел обнаружения и определения. Правильность определения зависит от стандартов, насколько точно известен состав и как близок он к анализируемым пробам. Состав вещества определяется по его свойствам, а правильность результатов анализа характеризуется правильностью построения графиков на основе проб. Наиболее близким к заявляемому техническому решению по сущности является способ определения количества расширителя в пастах по авторскому свидетельству СССР №220324, кл. H 01 M 10/48.

Согласно этому способу определяемое вещество извлекается из навески исследуемой массы пасты, навеску кипятят, далее следует операция фильтрации, измерение светопоглощения раствора, содержание определяемого вещества по калибровочной кривой. Однако данный способ не удовлетворяет из-за недостаточной точности анализа и других погрешностей.

Предлагаемый способ определения количества расширителя ФС в пастах предназначен для преодоления этих недостатков. Расширитель ФС для отрицательного электрода состоит из сульфата бария и сульфометилированной фенолформальдегидной смолы, служащей органической составляющей. Целью предлагаемого технического решения является повышение точности определения количества расширителя в пасте, так как это влияет на разрядную емкость отрицательного электрода. Необходимым условием современных разработок аккумуляторов являются стабильные электрические характеристики в течение всего срока службы батареи в различных условиях эксплуатации и особенно при низких температурах, для чего в пасту вводятся расширители в определенном количестве от массы свинцового порошка. Расширитель ФС - мелкодисперсный однородный порошок красно-коричневого цвета со стабильным химическим составом, нетоксичный, хорошо растворяется в воде и ограниченно в растворе серной кислоты.

Особенностью предлагаемого способа является введение в исследуемую пасту порошка триполифосфата натрия Na₄ Р₂O₇, который способствует полному экстрагированию расширителя ФС из пасты, что важно для точности определения его в исследуемой пасте, состоящей из смеси рецептурных количеств свинцовых окислов, серной кислоты, воды и расширителя. Паста производится в периодических и непрерывно действующих смесителях и предназначается для пастирования (вмазывания) токоотводов для изготовления отрицательных электродов свинцовых аккумуляторов.

Все окисленные соединения свинца в пасте переводят восстановителем (гидросульфит натрия) до свинца, определяется количество расширителя ФС по калибровочной кривой, построенной с использованием специально приготовленных паст с различной массовой долей в них расширителя ФС в диапазоне содержания его от 0,1 до 0,6% от веса свинцового порошка. Осуществление способа предлагается в примерах.

Пример 1: Приготовление искусственных паст.

Пасту готовят в фарфоровой ступке. К 100 г свинцового порошка прибавляют небольшими порциями при постоянном помешивании 0,5 г сернокислого бария. После пятиминутного сухого перемешивания в ступку к смеси свинцового порошка с сернокислым барием прибавляют из пипетки 9 см³ дистиллированной воды. Смесь тщательно перемешивают. Затем прибавляют расширитель ФС, который вводится из расчета от 0,1 до 0,6 г (с интервалом 0,1 г). Расширитель ФС вводится в приготовляемую пасту в виде раствора из пробирок на 25 см³ с притертой пробкой. В эти пробирки предварительно переводят навески расширителя от 0,1 до 0,6 г, растворяя в объеме 2,5 см³ дистиллированной воды.

Прибавление расширителя в пасту производится постепенно. Остаток в пробирке смывают дистиллированной водой в количестве 2-3 см³. Пасту тщательно перемешивают. После этого добавляют, распределяя по всей поверхности свинцового порошка серную кислоту с удельным весом 1,400 г/см³ в количестве 7 см³. Затем пасту вновь перемешивают. Приготовленную пасту выдерживают при комнатной температуре не менее 3-х часов для созревания, затем высушивают в сушильном шкафу при температуре 100±5°С. Высушенную пасту растирают и просеивают через сито с сеткой №016. Получают шесть паст с различной массовой долей в них расширителя ФС.

Пример 2: Приготовление стандартных растворов и построение калибровочной кривой.

Для построения калибровочной кривой каждого варианта навески искусственной пасты массой 3 г (содержание расширителя ФС от 0,1 до 0,6 г) тщательно растирают в фарфоровой ступке с порошком триполифосфата натрия массой 3 г, помещают в конические колбы емкостью 250 см³. В каждую колбу наливают 100 см³ дистиллированной воды, прибавляют по 0,5 г гидросульфата натрия и нагревают до кипения. Кипятят в течение 5 мин, считая с момента закипания. Извлечение расширителя ФС из искусственных паст при построении калибровочного графика проводится на одной плитке, обеспечивающей равномерное кипение растворов.

Растворы охлаждают до комнатной температуры и фильтруют через предварительно запаренный фильтр "синяя лента" в мерные колбы, вместимостью 100 см³. Остаток на фильтре промывают 2-3 раза дистиллированной водой и доводят до метки.

Оптическую плотность полученного раствора измеряют на фотоколориметре КФК-2 с синим светофильтром и длиной волны 440÷480 Нм в кювете с длиной поглощающего слоя, равной (1) 20 мм. Раствором сравнения служит дистиллированная вода.

Калибровочную кривую строят в координатах: на оси координат - соответствующая оптическая плотность раствора, на оси абсцисс - содержание расширителя ФС в пастах (%) в объеме 100 см³.

Определение содержания расширителя ФС в исследуемой пасте согласно изобретению

Навеску исследуемой паты, высушенной в сушильном шкафу при температуре 105°С, массой 3 г растирают с 3 г порошка триполифосфата натрия в фарфоровой ступке для полноты экстрагирования расширителя и точности анализа. Полученную смесь порошка помещают в сухую коническую колбу емкостью 250 см³. В колбу наливают 100 см³ дистиллированной воды, прибавляют 0,5 г гидросульфита натрия и нагревают до кипения. Кипятят 5 мин, считая с момента закипания.

Далее замеры проводят в соответствии с условиями, указанными при построении калибровочной кривой. Содержание расширителя ФС находят по калибровочной кривой, построенной на основе искусственной пасты.

Показатель точности измерений приведен в таблице 1.

Правильность метода определения расширителя ФС в пастах отражена в таблице 2.

Таблица 1 Измерение содержания расширителя. Показатель точности измерений при доверительной вероятности Р=0,95 и n=20.
Определяемый компонент. Расширитель ФС	Средний результат определения	Воспроизводимость результата измерений	Стандартное отклонение среднего результата	Доверительный интервал	Относительная погрешность
	Х	S	Sx	ΔX	100%
Паста №1: содержание ФС-0,1%	0,102	0,00069	0,24	0,001	1,42
Паста №2: содержание ФС-0,2%	0,203	0,00067	0,23	0,003	1,47
Паста №3: содержание ФС-0,3%	0,305	0,000116	0,23	0,005	1,63
Паста №4: содержание ФС-0,4%	0,402	0,00225	1,125	0,002	0,50
Паста №5: содержание ФС-0,5%	0,490	0,0023	2,3	0,01	2,03
Паста №6: содержание ФС-0,6%	0,605	0,00116	0,23	0,005	0,83

Правильность метода определения расширителя ФС в пастах согласно предлагаемому решению проверялась методом "введено - найдено" на искусственных смесях, в состав которых анализируемый компонент- расширитель ФС - вводился в тех процентных отношениях, которые вводятся в пасты, используемые для изготовления отрицательных электродов свинцовых аккумуляторов в производстве.

Таблица 2 Метод определения количества расширителя ФС в пастах
Определяемый компонент	Введено, %	Найдено, %
Расширитель ФС	0,3	0,3
	0,4	0,4
0,5	0,5

Способ определения расширителя ФС в пасте для отрицательных электродов свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, содержащей соединения свинца, включающий введение в навеску исследуемой пасты порошка триполифосфата натрия для полного экстрагирования расширителя ФС из пасты, восстановление соединений свинца в пасте до свинца гидросульфитом натрия, количество расширителя ФС определяют по калибровочной кривой, построенной с использованием специально приготовленных искусственных паст с различной массовой долей в них расширителя ФС в диапазоне содержания расширителя от 0,1 до 0,6% от веса свинцового порошка.